Cada avería implica interrupciones en el funcionamiento correcto del sistema y costes relacionados con la compra de las piezas necesarias y la realización de la reparación. Por supuesto, en la mayoría de las situaciones, la avería es una cuestión de azar. Sin embargo, existen muchos riesgos que pueden evitarse gracias a un cuidado y una planificación adecuados. En el caso de las instalaciones de abastecimiento de agua y de cualquier sistema hidráulico, uno de los principales riesgos es la aparición del llamado golpe de ariete. Según muestran los estudios, este fenómeno es responsable de casi el 80 % de todas las averías que se producen en las tuberías de redes de abastecimiento de agua que no cuentan con dispositivos de protección. Pero ¿qué es el golpe de ariete? ¿Cuál es su causa? ¿Y qué se puede hacer para prevenirlo? Respondemos a estas y otras preguntas en nuestro artículo.
Golpe de ariete: fundamentos teóricos del fenómeno
El golpe de ariete es el término que describe un aumento repentino de la presión provocado por un cambio no planificado, rápido y forzado en un breve periodo de tiempo de la velocidad de flujo en una tubería. El propio nombre del fenómeno procede del sonido característico que se produce durante el proceso y que recuerda a los golpes de un martillo. Según la definición especializada, el golpe de ariete es «provocado por la inercia de la masa del líquido que se desplaza por la tubería, cuya velocidad de flujo cambia repentinamente». Además, «el cambio brusco de la velocidad y del caudal volumétrico del líquido que fluye provoca una variación local de la proporción de energía cinética y potencial dentro de la energía total de la sección, que se manifiesta mediante un aumento o una disminución de la presión en el flujo. En condiciones de desaceleración muy rápida de la velocidad del flujo, se produce una disminución brusca de la energía cinética, lo que provoca un aumento de la energía potencial que se manifiesta en un incremento considerable de la presión».
Dependiendo de la naturaleza del fenómeno, podemos encontrarnos con un golpe de ariete positivo (aumento de la presión) o un golpe de ariete negativo (disminución repentina de la presión). Independientemente del tipo, el golpe de ariete puede ser la causa de numerosos problemas, entre ellos:
- destrucción de la tubería,
- daños en la bomba,
- daños en el motor,
- daños en las válvulas de retención,
- interrupción del flujo de agua.
¿Cuáles son las causas del problema?
¿Qué provoca este fenómeno negativo, el golpe de ariete? Puede haber muchas causas, pero la práctica demuestra que los dos aspectos principales son:
- una situación en la que la válvula de retención de la tubería que sale de la bomba está instalada a más de nueve metros por encima del nivel de la superficie del agua,
- una situación en la que la válvula de retención instalada en la tubería que sale de la bomba no es estanca, mientras que otra válvula de retención instalada por encima del nivel de la anterior permanece estanca.
Otras causas que pueden provocar problemas son:
- averías, como la rotura de una tubería, el bloqueo repentino de la bomba, la torsión del vástago o la rotura de la rosca de la compuerta, así como las vibraciones de elementos sujetos a deformación,
- el fenómeno de cavitación, provocado por una velocidad excesiva del flujo de agua, una gran diferencia entre la presión y el valor de la presión de vaporización del líquido a una temperatura determinada, el cierre de una compuerta o la elevada ubicación de un punto de la red,
- acontecimientos fortuitos, como una interrupción repentina del suministro eléctrico, un cambio en las condiciones iniciales del flujo, un cambio en los caudales de los nudos o un cambio del nivel del agua en los depósitos de red iniciales o intermedios,
- un funcionamiento incorrecto del sistema, manifestado por la desconexión repentina de todas las bombas que alimentan esta misma tubería, el cierre o la apertura incorrectos de las compuertas, así como un mantenimiento y unas reparaciones inadecuados,
- vibraciones relacionadas con el funcionamiento irregular de las bombas o con el funcionamiento de las válvulas de flotador.
Sin embargo, esto no es todo. Otra causa del problema puede ser también la aplicación de soluciones inadecuadas, como introducir en el interior de una tubería antigua una tubería nueva de menor diámetro (lo que provoca un aumento de la velocidad del líquido que fluye). Conviene recordar que cualquier modificación puede provocar daños imprevistos, por lo que las nuevas soluciones deben seleccionarse en función de las características del sistema analizado.
¿Cómo prevenirlo?
Es importante señalar que los golpes de ariete y, por consiguiente, los problemas relacionados con ellos pueden prevenirse. Algunos métodos son:
- seleccionar correctamente las secciones y los dispositivos de protección, elegir las válvulas y compuertas adecuadas, así como prevenir el fenómeno de resonancia,
- intentar eliminar el fenómeno del golpe de ariete modificando directamente la configuración del sistema, incluida la modificación del trazado, la longitud de las tuberías, los diámetros, el material de las tuberías, las conexiones o las derivaciones,
- introducir en el sistema distintos dispositivos y mecanismos que hagan que el líquido se descargue de la tubería o se retenga en un espacio determinado fuera del sistema; esto implica utilizar depósitos hidroneumáticos, depósitos hidroneumáticos con una tobera diferencial instalada en la salida, válvulas de admisión de aire o válvulas de seguridad.
